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基于CCD的光学水下声源探测方法研究

刘肖宇  
【摘要】: 激光具有较高的亮度和准直特性,被广泛的应用到振动检测领域,将激光检测方法和声源探测技术相结合,即激光声纳技术,已经引起了人们的关注,并且取得了很好的发展。但是此种技术主要集中在小光斑的单点检测领域,而本文会将检测区域扩大,使用大光斑激光,同时,使用图像采集精度和广度参数更为精确的电荷耦合器件(CCD)作为光电探测器件,对采集到的图像信息使用图像处理的方法来检测水下声源。 本文首先介绍激光声纳的探测原理和发展情况。之后建立水表面波的一维理论模型,推导水表面运动的频散关系,并讨论水下声源深度对于频散关系的影响。研究水—空气交界面处声信号反射与折射问题。在此基础上,给出水表面质点振速、位移和水下辐射声信号的频率间的关系。 研究随机粗糙海面的模拟,利用蒙特卡洛方法模拟高斯谱和P-M谱下一维和二维海面的波动情况。水表面的微扰导致反射激光发生散射现象。使用CCD作为光接收器件,反射激光会以图像的形式被接收,并最终存储。对图像做二维傅里叶变换,把反射激光的空间分布规律转换到频率域,并通过图像中光通量的变化取得水下声信号的频率信息。


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